- •В. И. Сысун
- •Содержание.
- •1.Элементы электронных устройств.
- •Электронные лампы.
- •1.1.1. Ламповый диод, триод, тетрод, пентод.
- •1.1.2. Некоторые лампы свч диапазона.
- •1.1.3. Газоразрядные приборы.
- •1.2. Полупроводниковые элементы.
- •1.2.1.Полупроводниковые диоды.
- •1.2.2. Биполярные транзисторы.
- •1.2.3.Тиристоры.
- •1.2.4.Полевые транзисторы.
- •1.2.5. Полупроводниковые приборы как элементы интегральных микросхем.
- •2.Трансформаторы.
- •2.1. Потери в трансформаторе.
- •Уравнение трансформатора, векторная диаграмма.
- •2.3. Ток холостого хода и напряжение короткого замыкания. Типичные параметры силовых трансформаторов.
- •3.Электрические машины.
- •3. 1. Электрические машины постоянного тока.
- •3.1.1. Устройство машины постоянного тока.
- •3.1.2. Режим – генератора.
- •3.1.3. Режим двигателя.
- •3.1.4. Внешние характеристики генераторов и двигателей.
- •3.1.5. Коллекторные двигатели переменного тока.
- •3.2. Синхронные электрические машины переменного тока.
- •Выпрямители и инверторы промышленной частоты.
- •5. Электронные усилители.
- •5.1. Классификация и основные характеристики усилителей.
- •5.2. Принцип действия усилителя.
- •5.3. Обратная связь в усилителях.
- •5.3.1. Коэффициент усиления усилителя с обратной связью.
- •5.3.2. Особенности усилителя с отрицательной обратной связью.
- •5.4.Усилители постоянного тока.
- •Узкополосные (резонансные) усилители.
- •5.6.Усилители мощности.
- •5.7. Дифференциальный усилитель.
- •Инвертирующий усилитель.
- •Неинвертирующий усилитель.
- •5.9. Шумы в усилителях.
- •6. Генераторы электрических колебаний.
- •6.1. Автогенератор в виде усилителя с положительной обратной связью.
- •6.3 Автогенератор в виде контура с отрицательным дифференциальным сопротивлением (туннельный диод).
- •6.5 Генераторы шумовых сигналов.
- •6.6. Генераторы релаксационных (импульсных) колебаний.
- •7. Цифровые электронные устройства.
- •7.1. Элементы цифровой логики.
- •7.2. Реализация сложных логических функций на интегральных микросхемах.
- •7.3. Упрощение логических выражений с помощью диаграмм Карно-Вейча.
- •7.4. Последовательные цифровые устройства.
- •7.5. Счётчики.
- •7.6. Регистры.
- •7.7. Комбинационные цифровые устройства.
- •7.8 Импульсные генераторы на цифровых микросхемах.
- •Список литературы.
- •185640, Петрозаводск, пр. Ленина, 33
1.2.3.Тиристоры.
Элементы с падающим участком вольтамперной характеристики (т.е. с ОДС) аналогичных ламповому тетроду можно создать и на основе полупроводниковых материалов с p-n переходами. Такие приборы, называемые тиристорами, чаще всего выполняют функции электронного ключа и имеют два состояния: запертое, характеризующееся высоким сопротивлением, и отпертое, характеризующееся минимальным сопротивлением. Различают диодные (неуправляемые) и триодные (управляемые) тиристоры. Первые из них называют динисторами, вторые – тринисторами.
Оба класса тиристоров представляют собой приборы с четырехслойными p-n-p-n структурами (см. рис. 1.16). Электрод, обеспечивающий электрическую связь с внешней n-областью, называется катодом, а с внешней p-областью – анодом. Для тринисторов дополнительный управляющий электрод подключен либо к средней n-области, либо к средней p-области в зависимости от того, база какого условного транзистора сделана управляющей. Соответственно различают тринисторы с анодным и катодным управлением (рис.1.16 б и c).
Рис. 1.16. Тиристоры: (а) динистор, (b) тринистор с анодным управлением, (с) тринистор с катодным управлением, d) обозначение тиристора.
Рассмотрим кратко работу динистора.
С учетом знаков приложенного напряжения (рис.1.17) эмиттерные переходы 1 и 3 смещены в прямом направлении, а все напряжение падает на среднем переходе 2, смещенным в обратном направлении, который назовем коллекторным.
Рис.1.17. Схема динистора с последовательным включением p1-n1-p2 и n1-p2-n2 транзисторов.
Через переход 1 первого p1-n1-p2 транзистора дырки инжектируются из p1-области n1-область, играющий роль базы. Пройдя базу и коллекторный переход 2, дырки появляются в p2-области, который является одновременно коллектором первого и базой второго (уже n1-p2-n2) транзистора. Этот ток определяется из выражения (1.8):
Ip= IpKБО + α1IЭ (1.9),
где IpKБО – обратный дырочный ток коллекторного перехода 2, α1 – коэффициент передачи тока эмиттера первого транзистора.
Дырки в p2-базе второго транзистора создают некомпенсированный положительный заряд, который, понижая высоту потенциального барьера эмиттерного перехода 3 второго транзистора, вызывает встречную инжекцию электронов из эмиттерной области n2 в область p2, являющуюся базой для второго транзистора и коллектором для первого. Инжектированные электроны проходят через коллекторный переход 2 и попадают в коллектор n1 второго транзистора, служащий одновременно базой первого транзистора (p1-n1-p2).
Этот электронный ток (см.(1.8)) равен:
In= InKБО + α2IЭ (1.10),
где InKБО – обратный электронный ток коллекторного перехода 2, α2 – коэффициент передачи тока эмиттера второго транзистора.
Эмиттерные токи IЭ обоих транзисторов равны внешнему току цепи. Суммируя оба тока (1.9) и (1.10), получаем
(1.11),
где IKБО = IpKБО + InKБО – суммарный обратный ток коллекторного перехода 2, = 1 + 2 – суммарный коэффициент передачи тока.
Как видно из формулы (1.11) при 1 IЭ. Это есть условие положительной обратной связи переключения динистора, при котором инжекция электронов в область n1 вызывает встречную инжекцию дырок из области p1 в область n1, и наоборот, так что ток в эквивалентных транзисторах лавинообразно возрастает.
Рассмотренные процессы определяют ВАХ динистора (рис.1.18), на прямой ветви которой можно выделить две устойчивые зоны: область III с малыми значениями тока при больших значениях напряжения и область отпирания I с большими токами при малых напряжениях. Точки B и A соответствуют выполнению условию = 1 и называются точками включения и удержания динистора соответственно. Между этими точками находится зона II, где динистор обладает ОДС.
Рис.1.18. ВАХ динистора. Пунктиром показан участок с ОДС.
Обратная ветвь ВАХ динистора аналогична ВАХ диода.
Если управление током динистора возможно только за счет изменения напряжения внешнего источника, управление (сквозным) током тринистора можно осуществлять током одной из базовых областей (рис.1.16 б и c). Для этого на управляющий электрод необходимо подать напряжение такой полярности, которая обеспечит отпирание соответствующего эмиттерного перехода. Как видно из рисунка 1.19, с возрастанием Iупр уменьшается напряжение включения тринистора, так что при достаточно большом значении Iупр вид прямой ветви ВАХ будет аналогичен прямой ветви ВАХ диода.
Рис. 1.19. ВАХ тринистора.
Отметим, что в отличие классических планарных четырехслойных тиристоров существуют их различные модификации в зависимости от количества и формы p-n-контактов. Например, тиристоры, называемые симметричными, могут переключаться, как в прямом, так и обратном направлении.